Modelación de transporte de nutrientes para el análisis del estado trófico de la Ciénaga de Betancí

nitrogen, total phosphorus, ammonia nitrogen, nitrates, nitrites, phosphates, chlorophyll-a, dissolved oxygen, BOD, COD, suspended solids and water transparency during the dry and rainy seasons; Trophic state indices were evaluated in which the change of mesotrophic state was evidenced in dry season to moderately eutrophic and hypereutrophic in wet season. The hydrodynamic and water quality model MOHID Studio 2016® was implemented, which was calibrated and validated, achieving an adequate adjustment of the calculated data in relation to those measured, which allowed simulating scenarios of increase and decrease of nutrients and incoming flows to the swamp through its main tributaries. The results show that, with the exception of phosphorus, variations in the concentration of total nitrogen and increases in flows present short-term consequences on the trophic state of the swamp, especially in the southeastern area where the tributaries with the highest contribution are found and are they carry out agricultural activities with greater intensity.RESUMEN xiiiABSTRACT xiv1. INTRODUCCIÓN 152. REVISIÓN DE LA LITERATURA 172.1. ANTECEDENTES 172.2. MARCO TEÓRICO 192.2.1. Eutrofización 192.2.2. Categorías tróficas 192.2.3. Índice de Estado Trófico 202.2.4. Nitrógeno y Fósforo en la eutrofización 212.2.5. Modelación numérica 212.2.6. Modelación hidrodinámica 212.2.7. Modelación de calidad de agua 222.2.8. Discretización del modelo 232.2.9. Malla numérica 232.2.10. Condiciones iniciales 242.2.11. Condiciones de contorno 242.2.12. Batimetría 252.2.13. Calibración y validación del modelo 252.2.14. Pruebas de bondad de ajuste 252.3. MOHID STUDIO® 262.3.1. Mohid Water 263. MATERIALES Y MÉTODOS 293.1. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 293.2. FASE DE CAMPO 303.2.1. Toma de muestras de agua y batimetría 303.2.2. Aforo del dique sobre el caño Betancí 313.3. FASE DE LABORATORIO 323.3.1. Determinación de Clorofila-a en el agua 323.3.2. Análisis de parámetros fisicoquímicos 323.4. FASE DE ANÁLISIS 323.4.1. Análisis de la contaminación del agua en la Ciénaga de Betancí 323.4.2. Cálculo de Índices de Estado Trófico 333.4.3. Estimación de caudales 353.5. FASE DE MODELACIÓN NUMÉRICA 353.5.1. Modelación Hidrodinámica 353.5.2. Modelación de Transporte de Nutrientes 373.5.3. Calibración del modelo 383.5.4. Escenarios de simulación 404. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 424.1. BATIMETRÍA 424.2. RESULTADOS DE LAS MEDICIONES DE CALIDAD DE AGUA 434.3. ÍNDICES DE ESTADO TRÓFICO 494.3.1. Índice de Estado Trófico de Carlson 494.3.2. Índice de Estado Trófico de la OCDE 514.4. RESULTADOS DE LA MEDICIÓN Y ESTIMACIÓN DE CAUDALES 524.5. RESULTADOS DE CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DEL MODELO 534.5.1. Modelo Hidrodinámico 534.5.2. Modelo de transporte de nutrientes 544.6. RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN 614.6.1. Hidrodinámica 614.6.2. Transporte de Nutrientes 624.7. ESCENARIOS DE SIMULACIÓN 694.7.1. Temporada Seca 694.7.2. Temporada Húmeda 765. CONCLUSIONES 896. RECOMENDACIONES 927. BIBLIOGRAFÍA 938. ANEXOS 99Un aumento en el estado trófico se produce por un proceso de enriquecimiento de nutrientes en los cuerpos de aguas superficiales, debido a la utilización de productos químicos como fertilizantes en las actividades agropecuarias, los cuales a causa de la escorrentía se acumulan en masas de aguas aledañas llegando a producir incluso fenómenos de eutrofización. La presente investigación consta de la modelación numérica del transporte de nutrientes utilizada para analizar el estado trófico de la Ciénaga de Betancí; se tomaron muestras de agua para el análisis de nitrógeno total, fósforo total, nitrógeno amoniacal, nitratos, nitritos, fosfatos, clorofila-a, oxígeno disuelto, DBO, DQO, sólidos suspendidos y transparencia del agua durante las temporadas seca y de lluvias; se evaluaron índices de estado trófico en los cuales se evidenció el cambio de estado mesotrófico en época seca a medianamente eutrófico e hipereutrófico en época húmeda. Se implementó el modelo hidrodinámico y de calidad de agua MOHID Studio 2016® que fue calibrado y validado logrando un ajuste adecuado de los datos calculados con relación a los medidos, lo que permitió simular escenarios de aumento y disminución de nutrientes y caudales entrantes a la ciénaga a través de sus afluentes principales. Los resultados muestran que, con excepción del fósforo, las variaciones en la concentración de nitrógeno total y aumentos de caudales presentan consecuencias a corto plazo sobre el estado trófico de la ciénaga, especialmente en la zona suroriental donde se encuentran los afluentes de mayor aporte y se ejecutan con mayor intensidad actividades agropecuarias.PregradoIngeniero(a) AmbientalTrabajos de Investigación y/o Extensió